El rendimiento eléctrico de cada aislador depende en gran medida de la elección del diseño dado el entorno de servicio previsto. Sin embargo, el resultado de una especificación incorrecta puede resultar muy diferente entre los aisladores cerámicos y los de tipo compuesto.

Como se explica en esta contribución editada a INMR por Alberto Pigini, la especificación inapropiada o demasiado superficial de los aisladores cerámicos puede provocar descargas disruptivas. Pero el resultado en el caso de los aisladores de tipo compuesto puede ser un daño permanente.

Los aisladores compuestos ofrecen una serie de beneficios bien conocidos debido a su alta relación resistencia/peso. Pero la experiencia ha demostrado que están lejos de ser "indestructibles", lo que significa que siempre deben manipularse, almacenarse e instalarse correctamente. De manera similar, para asegurar un rendimiento de servicio comparable o mejor que el de los aisladores cerámicos, también se debe tener cuidado en su especificación. De hecho, el análisis de las fallas reportadas con estos aisladores a lo largo de los años ha demostrado que muchas se deben a deficiencias en la especificación y selección desde el punto de vista eléctrico.

El diseño eléctrico de los aisladores compuestos no debe hacerse considerando únicamente el rendimiento de descarga disruptiva durante las pruebas a corto plazo. Por el contrario, debe basarse en el riesgo de degradación de la superficie por descargas parciales que, a largo plazo, pueden causar rastreo, erosión y fallas eventuales. Esto es crítico ya que los aisladores compuestos son altamente vulnerables a daños en caso de descargas parciales continuas y actividad de arcos en o cerca de sus superficies. Por ejemplo, muchas fallas documentadas se han debido a la instalación de aisladores sin electrodos de protección adecuados para limitar los gradientes de campo eléctrico cerca de su extremo de alto voltaje (e incluso en su extremo de tierra en el caso de voltajes de sistema muy altos). De manera similar, las fallas a veces también han sido el resultado de una estimación inexacta del entorno de contaminación real donde se pusieron en servicio.

La experiencia de las pruebas de envejecimiento en laboratorio, así como de las pruebas de campo, ha demostrado que existen tres clases distintas de corrientes de fuga en aisladores compuestos en condiciones normales de humectación:

1. una clase de bajo valor y altamente intermitente;

2. una corriente media relativamente alta de unos pocos mA, pero lejos de los valores típicos de las condiciones previas al flashover;

3. una clase de valor de corriente alta (es decir, algunos cientos de mA) que indica que el aislador está a punto de flamear.

Mientras que los aisladores cerámicos están diseñados teniendo en cuenta principalmente la clase de corriente de fuga de "tipo c", las unidades compuestas deben diseñarse teniendo en cuenta las corrientes de "tipo b". De hecho, la investigación ha indicado que mientras que las corrientes de clase 'a' tienen poca influencia en el rendimiento a largo plazo, las corrientes de clase 'b' pueden provocar seguimiento, erosión y posiblemente fallas permanentes.

Como resultado, siempre debe haber un margen de diseño suficiente entre la severidad soportada y la contaminación ambiental real cuando se seleccionan aisladores compuestos. La necesidad crítica es limitar la corriente de fuga durante toda la vida útil teniendo en cuenta la posible influencia de las tensiones de servicio en la hidrofobicidad y la humectabilidad de la superficie. Por lo tanto, en el caso de aisladores compuestos (tanto CA como CC), el enfoque convencional basado en clases de contaminación, como se define por ejemplo en IEC 60815, no es ideal. Más bien, para asegurar un rendimiento de servicio satisfactorio, se debe realizar un enfoque estadístico que tenga en cuenta los parámetros ambientales, así como las características específicas del aislador.

En particular, la especificación en términos de distancia de fuga requerida por sí sola no es suficiente. Por ejemplo, la eficiencia de un perfil puede volverse muy baja si se fuerza demasiada fuga en una distancia de arco determinada. Idealmente, las indicaciones según IEC 60815 deberían considerarse más como una "herramienta de orientación" que un sustituto de la información que proviene de las pruebas. Para aquellos aisladores compuestos ya instalados en las líneas y donde es demasiado tarde para cambiar las especificaciones, los diagnósticos basados ​​en la medición de la corriente de fuga a lo largo de las unidades seleccionadas pueden ayudar a identificar cualquier insuficiencia en el diseño y activar el lavado si los valores promedio de la corriente de fuga alcanzan el tipo destructivo 'b'.

Si bien solo se considera el diseño eléctrico en la discusión anterior, la especificación adecuada desde el punto de vista mecánico también es importante y posiblemente incluso más que para los aisladores cerámicos. Una vez más, muchas fallas reportadas, especialmente con aisladores compuestos de última generación, se han debido a especificaciones mecánicas inexactas o por mala manipulación y prácticas de instalación inadecuadas que no tuvieron en cuenta que pueden provocar daños permanentes.

En principio, la madurez y la fiabilidad intrínseca de los aisladores compuestos pueden considerarse satisfactorias y del mismo nivel que los aisladores cerámicos. Sin embargo, la confiabilidad de estos aisladores en la práctica dependerá de si las especificaciones eléctricas y mecánicas son precisas y también de las características especiales, la respuesta a las tensiones de servicio específicas y los métodos de instalación.

https://www.inmr.com/avoiding-insulator-failure-from-improper-specification/